DJI Phantom 4 RTK – Den bästa drönaren för byggnadsmätning

STRABAG använder DJI Phantom 4 RTK för mätning inom byggnation för att skapa precisa 3D-modeller

Det europeiska motorvägsnätet sträcker sig över 80 000 km och går genom flera länder. År 2017 rankades Tyskland som tvåa i Europa och i världen med 12 996 km motorvägar, vilket gör Tyskland till ett huvudtransitland för miljontals bilar och lastbilar på väg till destinationer i östra eller södra Europa, vilket skapar stor påfrestning på befintliga strukturer.

Det tyska federala transportministeriet genomförde en omfattande analys av den förväntade trafikökningen från 2010 till 2030 och beräknade en ökning av antalet personkilometer med 12 % och tonkilometer med 38 %. Efter att ha konstaterat behovet av förnyelse och utbyggnad av det tyska transportnätet rekommenderade ministeriet en offentlig investering på 270 miljarder euro fram till 2030 i sin federala plan för transportinfrastruktur. Nästan 75 % av investeringen är avsedd att täcka förnyelse och utbyggnad av motorvägar och federala vägar.

För att möta den ökande efterfrågan på förbättrad transportinfrastruktur har team letat efter ny teknik för att öka effektiviteten. Under denna process har många entreprenörer använt drönare på plats för att skapa regelbundna platskartor och utföra mätuppdrag snabbare.

STRABAG – Specialister på vägbyggnadsprojekt

Genomförandet av ministeriets plan är ett utmanande företag som kräver långsiktig planering och samordning mellan företag och specialister inom den privata sektorn för att slutföra dessa storskaliga vägbyggnadsprojekt.

STRABAG SE, Europas sjätte största byggkoncern, och dess tyska dotterbolag STRABAG AG är ledande aktörer inom byggande av transportinfrastruktur, vilket utgör 37 % av STRABAG:s produktionsvolym. Med över 100 års erfarenhet och över 70 000 anställda världen över har STRABAG förtjänat sin ledande marknadsposition av goda skäl. De ligger i framkant när det gäller teknisk innovation.

STRABAG-teamen arbetar parallellt med 9 100 byggprojekt över hela Europa, varav 4 900 i Tyskland. Tillsammans innebär dessa projekt upp till 600 km motorväg under konstruktion eller renovering, vilket kräver effektiva arbetsflöden och kommunikation för att hålla dessa projekt i tid och inom budget. Därför spelar exakt terrängplanering en avgörande roll för hantering och kvalitetssäkring av byggprojekt.

STRABAG:s affärsenhet Digital Survey och UAV har implementerat drönare för interna och externa kunder för att kartlägga projekt och spara tid och pengar sedan 2015. Eftersom denna teknik har implementerats för ett växande antal kunder har nya applikationer uppstått som kräver hög precision. För att möta dessa precisionsbehov har STRABAG lagt till den nya Phantom 4 RTK till sina inspektörers verktyg.

Byggandet av den tyska motorvägen A3 nära staden Würzburg är ett av STRABAG:s nuvarande långsiktiga projekt. Med start 2014, och beräknat färdigställande 2021, bygger STRABAG ut motorvägen från två till tre filer, bygger en ny ljudisolerande tunnel och ersätter en förfallen bro, med mera. Dessa förbättringar genomförs över flera kilometer av motorvägen, i komplex terräng med branta sluttningar och många kurvor. Med ett storskaligt projekt som Würzburg som sträcker sig över många år, är effektiv mätning av platsen en prioritet för STRABAG-teamet, vilket gör att de kan planera och övervaka framstegen exakt.

”Användningen av drönare för byggkartläggning har många fördelar. Deras integration förändrar vårt arbetsflöde och förenklar många operativa steg. Konventionella mätmetoder ger också 3D-modeller, men de digitala terrängmodeller som skapas från drönardata ger en högre punkttäthet, varför verkligheten beskrivs mycket mer detaljerat”, säger Thomas Gröninger, chef för Digital Object Survey och UAV vid affärsenheten.

DJI Phantom 4 RTK – En spelväxlare för byggnadsmätning

Idag är drönare ett vanligt verktyg inom STRABAG för vissa aspekter av byggnadskartläggning. Drönare har visat sig vara överlägsna tidigare traditionella mätmetoder i vissa miljöer, till exempel i projekt med gles vegetation, GPS-tillgänglighet och betydande solljus. Att uppnå exakta mätresultat (dvs. upp till 3 cm noggrannhet) med en icke-RTK/PPK-drönare kräver dock placering av upp till 40 markkontrollpunkter (GCP) per kvadratkilometer, vilket skulle ta flera timmar.

Den nya DJI Phantom 4 RTK är utrustad med ett integrerat navigations- och positioneringssystem på centimeternivå samt ett högpresterande bildsystem som stöder både RTK- och PPK-lösningar. För att leverera bilder för enastående mätresultat registrerar Phantom 4 RTK fabrikskalibrerade objektivparametrar tillsammans med position, höjd och annan data på varje foto, och matchar positioneringsdata till mitten av kamerans CMOS-sensor med hjälp av det nya TimeSync-systemet. Genom att använda RTK-positioneringsmodulen (GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a och BeiDou B1 B2) minskar Phantom 4 RTK potentiellt det nödvändiga antalet GCP till 0. För kvalitetssäkringsändamål accepteras 3–5 GCP per kvadratkilometer allmänt i branschen. När man använder Phantom 4 RTK med ett lägre antal GCP kan lantmätare uppnå en lätt ökning av noggrannheten och spara minst 75 % av inställningstiden för GCP.

För att använda alla fördelar med det helt integrerade systemet använder lantmätare i RTK-läge RTK-nättjänster. För att uppnå ännu mer exakta resultat, särskilt i områden med dålig mobiltäckning, kan D-RTK 2 GNSS-basstationen med hög precision enkelt anslutas.

Byggd för lantmätare

För att förklara de inre funktionerna hos DJI Phantom 4 RTK på djupet, förvärvar drönaren originalsatellitobservationsdata samt efemeriddata och lagrar dem i en PPKRAW.bin-fil i RTCM 3.2-format. Dessutom konverterar Phantom 4 RTK satellitdata i farten till RINEX-format (Receiver Independent Format) och skriver data till en RINEX.obs-fil. Tack vare den interna synkroniseringen av GNSS-position och kamera ger filen Timestamp.MRK en extremt exakt logg över bildens position. All data som är relevant för driften lagras på ett Micro-SD-kort i en mapp för varje uppdrag. Datakonsistensen hos Phantom 4 RTK har minskat tiden som krävs för att validera data och resultat i ett effektivt efterbehandlingsarbetsflöde med minimala eller inga manuella justeringar.

Utan GCP är den uppnåeliga horisontella noggrannheten upp till 3 cm och den vertikala noggrannheten upp till 5 cm inom det globala WGS84-referensnätet som används av Phantom 4 RTK. I områden utan mobiltäckning tillåter Phantom 4 RTK lantmätare att använda PPK för efterföljande utvärdering samtidigt som de bibehåller samma noggrannhet som RTK ger.

”När du ställer in flygbanan måste du välja höjd och överlappning. P4R erbjuder en integrerad app för flygplanering i fjärrkontrollen, inklusive alla relevanta mätparametrar för att göra flygplaneringen enkel och effektiv”, säger Philipp Mielke, Teamleader för Digital Object Survey och UAV vid STRABAG.

Phantom 4 RTK har utformats för att göra drönarkartläggning enkel, bekväm och effektiv med möjlighet att flyga i upp till 30 minuter, vilket gör att användare kan kartlägga ett stort område på en enda flygning. Även om området är för stort för att kartläggas med en enda batteriladdning, återupptar funktionen Operationsåterupptagning i GS RTK-appen automatiskt uppdraget efter att batteriet har bytts ut. Phantom 4 RTK sparar också mer tid genom att flyga längre och med hastighet. Förmågan att flyga på en konsekvent höjd över komplex terräng och specifika korridorkartläggningsfunktioner är stora förbättringar för lantmätare. DJI Mobile SDK möjliggör dessa funktioner.

Databehandling

Den insamlade datan kan enkelt integreras i fotogrammetriprogramvara från tredje part, vilket erbjuder industrigodkända punktmoln och 3D-modeller. Philipp Mielke betonar att ”lösningar för att ladda upp drönardata från en bärbar dator på plats till molnet för bearbetning är ytterligare ett steg för att göra mätning på plats innovativ. Det gör lantmätare oberoende av geografiska avstånd mellan byggarbetsplatsen och deras kontor för att möjliggöra omedelbar och kraftfull databehandling.” Genom att visualisera 3D-modellen i molnet kort efter att datan har samlats in kan ingenjörer på plats granska byggarbetet och initiera nästa steg.

Tack vare de mycket detaljerade och omfattande mätdata kan lantmätare och CAD-tekniker vara säkra på att samla in all data på en gång utan att behöva återvända till byggarbetsplatsen för att samla in ytterligare information, vilket sparar tid. Efter att ha bearbetat 3D-punktmolnen från bilderna som tagits av drönarna, efterbehandlas datan enligt projektets individuella krav. Typiska initiala arbetsflöden inkluderar klassificering av punktmolnet för att filtrera bort oönskade objekt som vegetation, fordon och konstgjorda föremål, vektorisering och extraktion av funktioner. Den bearbetade datan används sedan för digital terräng- och ytmodellering, massa- och volymberäkningar samt Building Information Modeling (BIM).

Utöver 3D-resultat kan 2D-ortofoton skapas med programvara från tredje part för att ge utmärkta översikter av stora byggarbetsplatser från fågelperspektiv. Både 2D- och 3D-data är också en bra grund för att starta pionjärprojekt, vilket vägleder smidig samordning och granskningar.

Drönare – Digitalisering av byggsektorn

3D-modellerna som genereras av drönaren erbjuder en mängd analys- och utvärderingsalternativ. Beroende på vilken precision som krävs är de vanligaste användningsområdena övervakning, inspektion, dokumentation och uppföljning av byggframsteg. Allt ovanstående utförs med drönare på byggarbetsplatsen i Würzburg.

”STRABAG försöker utöka användningen av drönare för byggprojekt globalt. För närvarande anställer vi 170 lantmätare i Tyskland och 300 i hela Europa. Den nya DJI Phantom 4 RTK är en lättanvänd och mångsidig drönare med integrerade RTK-nätverksfunktioner. Denna kombination gör att STRABAG kan utrusta fler team med drönare för att göra arbetsflöden för byggmätning snabbare och effektivare”, sammanfattar Thomas Gröninger. ”DJI Phantom 4 RTK är ett viktigt tillskott till lantmätarens verktygslåda och kommer att spela en viktig roll i digitaliseringsprocessen av byggsektorn.”